“脑补”的科学依据：眼前的黑不是黑，靠得是你的大脑
一个在眨眼的婴儿 | 图片来源：Leungcho Pan/Shutterstock
撰文 Mindy Weisberger
编译 向菲菲
编辑 徐文慧
人们常说：“别眨眼，精彩稍纵即逝。”但其实在我们眨眼的时候，精彩仍在我们眼前上演。我们甚至意识不到我们眨眼了。一个成年人平均每4秒就要眨眼一次，但是视线却从来不会出现停顿或干扰。
为什么眨眼不会错过全世界？
有研究人员提出，在眨眼的一刹那，大脑可能帮助我们填补了瞬时的黑暗：这一瞬间，视觉停滞，而大脑则会生成一个极短暂的瞬时图像来补偿视觉缺失，让我们觉得自己看到的画面是连续的，而不是“一闪一闪”的。
上述的解释将这种活动限制在大脑的某些特定区域，也就是大脑背部的感知区域。但是最近，一些研究人员对这种解释提出了质疑：大脑的其他区域是否也参与其中？带着疑问进行研究，他们发现的确存在一个新的参与区域——在大脑的前部。
图中展示出一个人类大脑，绿色区域为脑前额叶。在实验中测量到了大脑这块区域的活动 | 图片来源： Caspar M. Schwiedrzik
他们的研究于 9 月 24 日发表在《现代生物学》（Current Biology）上，结果发现：在人的视线被干扰或眨眼时，脑前额叶（prefrontal cortex，负责决定人类短时记忆）会将眨眼前后所看到的画面连接起来。因此，脑前额叶在人类的感知记忆（perceptual memory，一种储存感觉输入的长期记忆）中扮演着至关重要的角色。
“在之前的研究中，研究人员用磁共振成像技术（magnetic resonance imaging，MRI）检查了大脑的活跃区域，发现在感知记忆生成时，包括脑前额叶区域在内的几块大脑区域都会变得活跃。”德国灵长类动物研究中心（German Primate Center）和哥廷根大学医学中心（University Medical Center Göttingen）的神经系统科学家 Caspar Schwiedrzik 这样解释道，他是这一新研究的第一作者。
Schwiedrzik 说，“当对比多个对受试者的结果时，我们发现脑前额叶的活动最一致，这应该是生成感知记忆一个的潜在因素。”
据 Schwiedrzik 介绍，在研究中他们重复了之前研究的 MRI 结果，并加入了更为直接的电生理技术（electrophysiological technique）测试结果。电生理技术用多种形式的能量（如电、声）来刺激生物体，进而分析生物体产生的生物电和生物体电特性。
他们测量了六个患有癫痫症（epilepsy）志愿者的脑部活动区域，为了辅助治疗癫痫，他们的脑中植入了电极，而这些电极使得研究人员可以记录他们的脑活动区域。
究竟哪种方式占主导地位
在我们眨眼的时候，闭眼前看到的全部画面都被大脑保存了下来；当眼睛再次睁开时，眨眼前后的景象在视觉上都能联系起来。在这项研究中，研究人员设计了一个实验来证明两幅图像之间相近的视觉联系。同时，电极则会向他们显示，究竟是大脑的哪个区域在进行着这种视觉上的解读。
实验中，研究人员向受试者展示一些图案，图案上显示了不同的方向，如垂直、水平。受试者看到一个接一个、成对出现的图案，然后根据要求选择两幅图中的方向。
与此同时，研究人员记录下了脑前额叶的活动区域。他们发现，如果受试者选出的第二张图片方向与第一张图片吻合，那么感知记忆就会被激发。这意味着第一张图片上的画面影响了受试者对第二张图片的看法。在实验中，脑前额叶所显示出的活动则表明，正是这片大脑区域参与到了感知记忆的活动中。
值得注意的是，有一个受试者在她早期的手术中切除了自己的部分脑前额叶，研究人员发现，这位受试者在实验中无法通过存储信息来形成感知记忆。这个结果进一步验证了脑前额叶是让这部分记忆发挥作用的关键区域。
这些研究结果表明，脑前额叶会用早期视觉信息 “校准”新的视觉输入信息，让我们能够更稳定的感知世界——即使在眨眼的时候，也不会错过任何一个瞬间。这或许能理解成给“脑补”提供科学依据。
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论文信息
标题 Medial prefrontal cortex supports perceptual memory
作者 Caspar M. Schwiedrzik, Sandrin S. Sudmann, Thomas Thesen, Xiuyuan Wang, David M. Groppe, Pierre Mégevand, Werner Doyle, Ashesh D. Mehta, Orrin Devinsky, Lucia Melloni
期刊 Current Biology
摘要 Our visual environment constantly changes, yet we experience the world as a stable, unified whole. How is this stability achieved? It has been proposed that the brain preserves an implicit perceptual memory in sensory cortices [ 1 ] which stabilizes perception towards previously experienced states [ 2 , 3 ]. The role of higher-order areas, especially prefrontal cortex (PFC), in perceptual memory is less explored. Because PFC exhibits long neural time constants, invariance properties, and large receptive fields which may stabilize perception against time-varying inputs, it seems particularly suited to implement perceptual memory [ 4 ]. Support for this idea comes from a neuroimaging study reporting that dorsomedial PFC (dmPFC) correlates with perceptual memory [ 5 ]. But dmPFC also participates in decision making [ 6 ], so its contribution to perceptual memory could arise on a post-perceptual, decisional level [ 7 ]. To determine which role, if any, PFC plays in perceptual memory, we obtained direct intracranial recordings in six epilepsy patients while they performed sequential orientation judgements on ambiguous stimuli known to elicit perceptual memory [ 8 ]. We found that dmPFC activity in the high gamma frequency band (HGB, 70–150 Hz) correlates with perceptual memory. This effect is anatomically specific to dmPFC and functionally specific for memories of preceding percepts. Further, dmPFC appears to play a causal role, as a patient with a lesion in this area showed impaired perceptual memory. Thus, dmPFC integrates current sensory information with prior percepts, stabilizing visual experience against the perpetual variability of our surroundings.
论文链接 https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(18)30996-5
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